Ako vybrať správne filamenty pre svoju 3D tlačiareň?

08. 3. 2020

8. marca 2020, 18:22 | Rovnako ako bežné tlačiarne potrebujú atramentové náplne, potrebujú 3D tlačiarne plastové struny, z ktorých sa tlačia predmety rôznych rozmerov. Výber vhodného filamentu určí, ako bude výtlačok tepelne a mechanicky odolný, či je možné ho použiť ako namáhanú súčiastku alebo ako zložité ho bude vôbec vyrobiť. Prečítajte si, ako vybrať správne 3D struny.

Princíp fungovania klasických 3D tlačiarní (tzv. FDM/FMM tlačiarní) sme vám predstavili v jednom z minulých článkov. Stručne ho ale zopakujeme:

Pri 3D tlačení taví tlačová hlavica zásobný materiál (filament) a presnými pohybmi (podľa predlohy) ho vrství na podložku a tlačený predmet. Roztavený plast rýchlo tuhne a po dokončení poslednej vrstvy je možné výtlačok z podložky dať dole. O fungovaní 3D tlače sa dozviete viac v článku: Jak funguje stolní 3D tiskárna: Základní technologie 3D tisku.

Čo sú tlačové filamenty?

Filament je plastová struna spotrebný materiál 3D tlačiarní. Cievka, na ktorej je filament navinutý, sa vsádza do tlačiarne, ktorá si v priebehu tlačenia odvíja potrebné množstvo materiálu.

Filamenty môžeme rozdeliť podľa:

druhu materiálu (niektoré sú mechanicky odolné, iné sú elastické apod.),
priemeru struny (štandardom je 1,75 mm pre tlačenie malých predmetov, a 2,85 mm pre tlačenie stredne veľkých predmetov),
čistoty (niektoré struny v sebe majú prímesi, ktoré im dodávajú špeciálne vlastnosti),
zdravotnej nezávadnosti (niektoré filamenty sú dokonca biologicky odbúrateľné),
teplotnej odolnosti,
jednoduchosti tlačenia.

Rozlišujeme tiež výrobcov - niektorí sa v komunite „3D tlačiarov“ tešia dobrej reputácii, iní sú známi pre svoje lacné ceny. Najbežnejšie materiály a ich vlastnosti zhŕňa tabuľka nižšie.

Materiál	Teplota tlačenia	Potrebná teplota podložky pri tlači	Trvanlivosť	Pevnosť	Max. teplotná odolnosť
PLA	190 až 220 °C	pokojová teplota	Nízka	Nízka	Nízka
ABS	220 až 240 °C	80 až 100 °C	Vysoká	Stredná	Stredná
PETG	235 až 255 °C	50 až 70 °C	Vysoká	Stredná	Vysoká
TPE	210 až 230 °C	20 až 40 °C	Stredná	Vysoká	Vysoká

PLA filament

prvy L

PLA filament je jedným z najrozšírenejších. Vďaka relatívne nízkej teplote tavenia (okolo 180 °C) a dobrej súdržnosti pri tlačení je ideálnym materiálom pre začiatočníkov.

Základom PLA filamentu je kyselina polymliečna, ktorá sa vyrába zo škrobu alebo cukrovej trstiny. Ide o reťazec (polymér) kyseliny mliečnej, bežne prítomnej aj v ľudskom tele - vzniká pri intenzívnom pohybe a je jednou z príčin bolesti svalov. PLA struny sú šetrné k životnému prostrediu. V prírode sa rýchlo rozkladajú a niektorí výrobcovia ich označujú ako bioplasty.

Výrobky z PLA filamentov pomerne dobre vyzerajú; nie sú ale ohybné, majú nízku mechanickú aj tepelnú (do 60 °C) odolnosť. PLA výtlačky sú krehké a ľahko sa rozbijú, nehodia sa preto na výrobu dekoračných predmetov alebo detailných modelov.

PLA struny zoženiete už od 14 eur (PLA filamenty od C-TECH); kvalitnejšie materiály (Polaroid Universal Premium PLA filament) sú dostupné aj v 20 farbách.

ABS filament

dva L

Materiál ABS je medzi lacnejšími filamentmi alternatívou k PLA strunám. Znesie pomerne vysoké teploty, je tuhý a pevný a odolný voči mechanickému poškodeniu aj rôznym chemikáliám.

Na druhej strane jeho produkcia nie je príliš ekologická (vyrába sa z ropy) a tlačenie je pomerne náročné. Pokiaľ nie je chladnutie materiálu riadené, výrobok sa deformuje. Nevyhnutnosťou je preto tlačová podložka s možnosťou vyhrievania (na teplotu okolo 80 °C).

Ďalšou nevýhodou je vznik chemických výparov počas tlačenia, ktoré môžu pri citlivejších jedincoch vyvolať kašeľ a podráždenie.

Vďaka svojim vlastnostiam sú ABS struny vhodné na výrobu nástrojov (obal na telefón) alebo napr. hračiek. ABS filamenty patria medzi najlacnejšie, kúpite ich už za 12 eur (GEMBIRD tisková struna (filament) ABS, 1,75 mm).

PETG filament

tri L

Základom PETG filamentov je dobre známy PET plast (využíva sa pri fľašiach a obaloch) vylepšený glykolom. PETG vlákna kombinujú jednoduchú tlač PLA strún s odolnosťou ABS filamentov.

PETG má radu výhod: dá sa jednoducho recyklovať, výrobky z neho sú pevné a dobre odolávajú vyšším teplotám. Dá sa výborne spojiť lepidlom a pri horení neprodukuje žiadne jedovaté látky.

Medzi negatíva materiálu patria sklon pohlcovať vzdušnú vlhkosť. PETG je ideálny na výrobu pohyblivých, mechanicky namáhaných častí a súčiastok. Na tlačenie je náročnejší - podložka s vyhrievaním okolo 60 °C je nevyhnutnosťou.

PETG filamenty sú dostupné ako v priemere 1,75 mm na tlačenie menších objektov (GEMBIRD Tlačová struna (filament) PETG, 1,75mm), tak s priemerom 2,85 mm (VERBATIM 3D Printer Filament PET-G 2.85mm) pre väčšie predmety.

TPE filament

styri L

TPE je ohybný materiál podobný kaučuku - výrobky z neho sú preto typicky „gumové“. Na tlač je náročnejší; teplota tlačenia je okolo 220 °C a teplotu podložky je nutné udržovať v rozmedzí 20 až 40 °C, čo môže byť problém hlavne v horúcich letných dňoch.

Výrobky z TPE sú flexibilné a odolné. TPE filamenty sa používajú na výrobu automobilových súčiastok (tesnenia), pomôcok do domácnosti, obalov na mobily, ale aj topánok. Cena 1 kilogramu TPE strún je vyššia - necelých 30 eur (GEMBIRD Tlačová struna (filament) flexibilný, 1,75mm).